RU2335829C2 - Fuel element system - Google Patents
Fuel element system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2335829C2 RU2335829C2 RU2006142133/09A RU2006142133A RU2335829C2 RU 2335829 C2 RU2335829 C2 RU 2335829C2 RU 2006142133/09 A RU2006142133/09 A RU 2006142133/09A RU 2006142133 A RU2006142133 A RU 2006142133A RU 2335829 C2 RU2335829 C2 RU 2335829C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- residual
- unit
- residual gas
- fuel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
- H01M8/0668—Removal of carbon monoxide or carbon dioxide
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
Родственная заявкаRelated Application
Настоящее изобретение относится к объекту, раскрытому в приоритетной корейской заявке № 10-2005-0115145, поданной 29 ноября 2005 г., которая целиком в прямой форме включена в настоящее описание путем отсылки.The present invention relates to an object disclosed in Priority Korean Application No. 10-2005-0115145, filed November 29, 2005, which is expressly incorporated by reference in its entirety.
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к системе топливного элемента и, в частности, к системе топливного элемента, которая содержит блок хранения остаточного газа, накапливающий остаточный водород, отводимый из блока батареи или блока подачи топлива, и затем подающий накопленный остаточный водород обратно в блок батареи или другую систему, нуждающуюся в водороде.The present invention relates to a fuel cell system and, in particular, to a fuel cell system that comprises a residual gas storage unit accumulating residual hydrogen discharged from the battery unit or fuel supply unit, and then supplying the accumulated residual hydrogen back to the battery unit or other system in need of hydrogen.
Предшествующий уровень техникиState of the art
На Фиг.1 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее обычную систему топливного элемента типа PEMFC (топливный элемент с протонообменной мембраной) (далее именуемую системой топливного элемента), в которой выполняются процесс обессеривания, реакция риформинга и процесс очистки водорода на углеводородном (на основе CH) топливе, таком как сжиженный природный газ (СПГ), сжиженный нефтяной газ (СНГ), метанол (CH3OH), бензин и т.п., для выделения и использования в качестве топлива только водорода (H2).1 is a schematic diagram illustrating a conventional PEMFC type fuel cell system (proton exchange membrane fuel cell system) (hereinafter referred to as a fuel cell system) in which a desulfurization process, a reforming reaction, and a hydrogen purification process using a hydrocarbon (based on CH) fuel such as liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), methanol (CH 3 OH), gasoline, etc., for the allocation and use as fuel only hydrogen (H 2 ).
Как показано на Фиг.1, обычная система топливного элемента содержит блок 10 подачи топлива, выделяющий из СПГ только водород (H2) и подающий выделенный водород в блок 30 батареи, блок 20 подачи воздуха, подающий воздух в блок 30 батареи и блок 10 подачи топлива, блок 30 батареи, вырабатывающий электричество с использованием подаваемого водорода (H2) и воздуха, и блок 40 вывода электричества, преобразующий производимое блоком 30 батареи электричество в переменный ток (AC) и подающий этот переменный ток на нагрузку.As shown in FIG. 1, a conventional fuel cell system comprises a
В блоке 10 подачи топлива водород образуется при реакции риформинга между топливом и паром. Для производства пара, необходимого для реакции риформинга, блок 10 подачи топлива содержит парогенератор 10b и камеру 10a сгорания, обеспечивающую тепло, необходимое для парогенератора 10b.In the
Водород, подаваемый в блок 30 батареи из блока 10 подачи топлива, может не прореагировать с воздухом на все сто процентов и остается в соответствии с текущим количеством, необходимым потребителю. В обычной системе топливного элемента остаточный водород, остающийся в блоке 10 подачи топлива или блоке 30 батареи, сбрасывается.Hydrogen supplied to the battery unit 30 from the
Следовательно, даже если требуется столько водорода, сколько было сброшено остаточного водорода, не существует способа повторного использования уже сброшенного водорода. По этой причине приходится вновь производить водород в требуемом количестве, что обуславливает расход дополнительного сырья и рост затрат.Therefore, even if as much hydrogen is required as the residual hydrogen has been discharged, there is no way to reuse already discharged hydrogen. For this reason, it is necessary to again produce hydrogen in the required amount, which leads to the consumption of additional raw materials and cost increases.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Поэтому целью настоящего изобретения является создание системы топливного элемента, выполненной с возможностью повторной подачи остаточного водорода в блок батареи.Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell system configured to re-supply residual hydrogen to a battery unit.
Другой целью настоящего изобретения является создание системы топливного элемента, выполненной с возможностью подачи остаточного водорода в другую систему, нуждающуюся в водороде.Another objective of the present invention is to provide a fuel cell system configured to supply residual hydrogen to another system in need of hydrogen.
Для достижения упомянутых и других преимуществ и в соответствии с назначением настоящего изобретения, как оно воплощено и в широком смысле описано здесь, предлагается система топливного элемента, содержащая: блок батареи, содержащий топливный электрод и воздушный электрод и вырабатывающий электричество посредством электрохимической реакции между водородом и кислородом; блок подачи топлива, подающий водород к топливному электроду блока батареи; блок подачи воздуха, подающий воздух к воздушному электроду блока батареи; и блок хранения остаточного газа, накапливающий остаточный водород, отводимый из блока батареи или блока подачи топлива, и затем подающий этот остаточный водород снова в блок батареи или другую систему, нуждающуюся в водороде.To achieve the above and other advantages, and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, a fuel cell system is provided comprising: a battery pack comprising a fuel electrode and an air electrode and generating electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen ; a fuel supply unit supplying hydrogen to a fuel electrode of a battery unit; an air supply unit supplying air to an air electrode of the battery unit; and a residual gas storage unit accumulating residual hydrogen discharged from the battery unit or the fuel supply unit, and then supplying this residual hydrogen again to the battery unit or other system in need of hydrogen.
Вышеописанные и другие цели, признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более очевидны из нижеследующего подробного описания настоящего изобретения в сочетании с прилагаемыми чертежами.The above and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention in combination with the accompanying drawings.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Прилагаемые чертежи, которые приведены для обеспечения более глубокого понимания изобретения и включены в данное описание и составляют его часть, иллюстрируют варианты воплощения изобретения и совместно с описанием служат для объяснения принципов изобретения.The accompanying drawings, which are provided to provide a deeper understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this description, illustrate embodiments of the invention and together with the description serve to explain the principles of the invention.
На этих чертежах:In these drawings:
Фиг.1 представляет собой схематическое изображение обычной системы топливного элемента.Figure 1 is a schematic illustration of a conventional fuel cell system.
Фиг.2 представляет собой блок-схему системы топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения настоящего изобретения.FIG. 2 is a block diagram of a fuel cell system in accordance with a first embodiment of the present invention.
Фиг.3 представляет собой схематическое изображение, показывающее взаимосвязи между риформером, блоком батареи и блоком хранения остаточного газа по Фиг.2.FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationships between the reformer, the battery unit, and the residual gas storage unit of FIG. 2.
Фиг.4 представляет собой изображение, показывающее конфигурацию блока хранения остаточного газа по Фиг.3.FIG. 4 is a view showing a configuration of a residual gas storage unit of FIG. 3.
Фиг.5 представляет собой изображение, показывающее, что камера хранения водорода и камера-сборник монооксида углерода расположены в порядке, отличающемся от порядка расположения, изображенного на Фиг.4.FIG. 5 is a view showing that the hydrogen storage chamber and the carbon monoxide collection chamber are arranged in an order different from the arrangement shown in FIG. 4.
Фиг.6 представляет собой схематическое изображение, показывающее взаимосвязи между риформером, блоком батареи и блоком хранения остаточного газа системы топливного элемента в соответствии со вторым вариантом воплощения настоящего изобретения.6 is a schematic diagram showing the relationships between a reformer, a battery unit, and a residual gas storage unit of a fuel cell system in accordance with a second embodiment of the present invention.
Фиг.7 представляет собой изображение, показывающее конфигурацию блока хранения остаточного газа по Фиг.6.7 is a view showing a configuration of a residual gas storage unit of FIG. 6.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Ниже приведены ссылки на подробности предпочтительных вариантов воплощения настоящего изобретения, примеры которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах.Below are links to details of preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
Ниже, со ссылкой на прилагаемые чертежи, приведено подробное описание системы топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения настоящего изобретения.Below, with reference to the accompanying drawings, a detailed description of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention is given.
На Фиг.1 представлено схематическое изображение обычной системы топливного элемента, на Фиг.2 представлена блок-схема системы топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения настоящего изобретения, а на Фиг.3 представлено схематическое изображение, показывающее взаимосвязи между риформером, блоком батареи и блоком хранения остаточного газа, показанными на Фиг.2. На Фиг.4 показана конфигурация блока хранения остаточного газа по Фиг.3, а на Фиг.5 показано, что камера хранения водорода и камера-сборник монооксида углерода расположены в порядке, отличающемся от порядка расположения, изображенного на Фиг.4. Для сведения, сплошная линия обозначает трубопровод, а пунктирная линия обозначает линию управляющих сигналов.FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional fuel cell system, FIG. 2 is a block diagram of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram showing relationships between a reformer, a battery unit, and a block storage of residual gas shown in Fig.2. Figure 4 shows the configuration of the residual gas storage unit of Figure 3, and Figure 5 shows that the hydrogen storage chamber and the carbon monoxide collection chamber are arranged in a different order from the arrangement shown in Figure 4. For information, a solid line indicates a pipeline, and a dashed line indicates a control signal line.
Обращаясь к Фиг.2, система топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения настоящего изобретения содержит блок 110 подачи топлива, блок 120 подачи воздуха, блок 130 батареи, блок 140 вывода электричества, блок 150 подачи воды, блок 170 подачи горячей воды и блок 200 хранения остаточного газа.Referring to FIG. 2, a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention comprises a fuel supply unit 110, an air supply unit 120, a
Блок 110 подачи топлива содержит риформер 111, вырабатывающий водород (H2) из СПГ и подающий этот водород к топливному электроду 131 блока 130 батареи, и трубопровод 112, подающий СПГ в риформер 111. Риформер 111 содержит реактор 111a обессеривания, очищающий топливо от серы; реактор 111b риформинга, производящий водород посредством реакции риформинга между топливом и паром; высокотемпературный водяной реактор 111c и низкотемпературный реактор 111d, дополнительно производящие водород путем проведения реакции монооксида углерода, который образовался в реакторе 111b риформинга; реактор 111e частичного окисления, очищающий водород путем удаления содержащегося в топливе монооксида углерода с использованием воздуха в качестве катализатора; парогенератор 111f, подающий пар в реактор 111b риформинга; и камеру 111g сгорания, обеспечивающую тепло, необходимое для парогенератора 111f.The fuel supply unit 110 comprises a
Блок 120 подачи воздуха содержит первую и вторую питающие линии 121 и 123 и вентилятор 122 подачи воздуха. Первая питающая воздушная линия 121 установлена между вентилятором 122 подачи воздуха и вторым подогревателем 162 для подачи воздуха к воздушному электроду 132. Вторая питающая воздушная линия 123 установлена между вентилятором 122 подачи воздуха и камерой 111g сгорания для подачи воздуха в камеру 111g сгорания.The air supply unit 120 comprises first and second supply lines 121 and 123 and an air supply fan 122. The first supply air line 121 is installed between the air supply fan 122 and the second heater 162 for supplying air to the air electrode 132. The second supply air line 123 is installed between the air supply fan 122 and the combustion chamber 111g to supply air to the combustion chamber 111g.
Блок 130 батареи содержит топливный электрод 131 и воздушный электрод 132 для одновременной выработки электрической энергии и тепловой энергии посредством электрохимической реакции между водородом и кислородом, которые подаются соответственно из блока 110 подачи топлива и блока 120 подачи воздуха.The
Блок 140 вывода электричества преобразует электрическую энергию, выработанную в блоке 130 батареи, в переменный ток (AC) и подает этот переменный ток на нагрузку.The electricity output unit 140 converts the electric energy generated in the
Блок 150 подачи воды подает воду в блок 130 батареи блока 110 подачи топлива для охлаждения блока 130 батареи. Блок 150 подачи воды содержит резервуар 151 водоснабжения, заполненный заданным количеством воды, линию 152 циркуляции воды, соединяющую с возможностью циркуляции блок 130 батареи с резервуаром 151 водоснабжения, циркуляционный водяной насос 153, установленный в средней части линии 152 циркуляции воды и прокачивающий воду в резервуаре 151 водоснабжения, и теплообменник 154 и охлаждающий вентилятор 155, предусмотренные в средней части линии 152 циркуляции воды и охлаждающие воду, подаваемую в режиме циркуляции.The water supply unit 150 supplies water to the
Блок 170 подачи горячей воды подает накопленную горячую воду в парогенератор 111f по трубопроводу 156.The hot water supply unit 170 delivers the accumulated hot water to the steam generator 111f via line 156.
Обращаясь к Фиг. 2 и 3, блок 200 хранения остаточного газа установлен на линии отвода остаточного газа блока 130 батареи, а именно на первой линии (L1), накапливает остаточный водород, который сбрасывается из блока 130 батареи как не прореагировавший в нем с воздухом, и подает такой водород снова в блок 130 батареи или в другую систему, нуждающуюся в водороде. В данном случае, под другой системой понимается котел для домашнего использования (бытового назначения) и водородный автомобиль, который нуждается в водороде в качестве топлива. Поскольку такой остаточный водород может подаваться в любую другую систему, то возможно расширение области применения системы топливного элемента.Turning to FIG. 2 and 3, the residual
Обращаясь к Фиг.4, блок 200 хранения остаточного газа содержит камеру 210 хранения водорода, накапливающую остаточный водород, отводимый из блока 130 батареи, камеру-сборник 220 монооксида углерода, накапливающую монооксид углерода (CO), содержащийся в водороде, отводимом из камеры 210 хранения водорода, множество клапанов (V1, V2, V3, V4 и V5), установленных на впускных/выпускных линиях (L1, L2, L3, L4 и L5) камеры 210 хранения водорода и камеры-сборника 220 монооксида углерода и открываемых и закрываемых для управления впуском/выпуском водорода и диоксида углерода (CO2), и контроллер 230, управляющий открыванием и закрыванием клапанов (V1, V2, V3, V4 и V5).Referring to FIG. 4, the residual
На камере 210 хранения водорода установлены датчик (T1) температуры и датчик (P1) давления для измерения температуры и давления водорода, хранящегося в камере 210 хранения водорода.A temperature sensor (T1) and a pressure sensor (P1) are installed on the
В состав камеры-сборника 220 монооксида углерода входит фильтр сбора монооксида углерода, который собирает содержащийся в водороде монооксид углерода.Carbon
Клапаны (V1, V2, V3, V4 и V5) включают в себя первый клапан (V1), установленный на первой линии (L1), соединяющей блок 130 батареи с камерой 210 хранения водорода, второй клапан (V2), установленный на второй линии (L2), соединяющей камеру 210 хранения водорода с камерой-сборником 220 монооксида углерода, третий клапан (V3), установленный на третьей линии (L3), по которой отводится наружу очищенный газ, из которого был удален монооксид углерода, четвертый клапан (V4), установленный на четвертой линии (L4), по которой подается в другую систему водород, накопленный в камере 210 хранения водорода, и пятый клапан (V5), установленный на пятой линии (L5), по которой водород, накопленный в камере 210 хранения водорода, подается в блок 130 батареи.Valves (V1, V2, V3, V4 and V5) include a first valve (V1) mounted on a first line (L1) connecting a
Контроллер 230 принимает данные о температуре или давлении водорода, хранящегося в камере 210 хранения водорода, в форме сигнала от датчика (T1) температуры или датчика (P1) давления. Когда температура водорода, хранящегося в камере 210 хранения водорода, равна опорной температуре или выше нее, или когда давление водорода равно опорному давлению или выше него, контроллер 230 открывает пятый клапан (V5) для подачи водорода в блок 130 батареи по пятой линии (L5). Кроме того, также открывается третий клапан (V3) с тем, чтобы очищенный газ (CO2 или т.п.), из которого был удален монооксид углерода, можно было отвести наружу по третьей линии (L3). Контроллер 230 надлежащим образом управляет первым, вторым, третьим и четвертыми клапанами (V1, V2, V3 и V4) в зависимости от температуры и давления водорода, накапливаемого в камере 210 хранения водорода.The
Конечно, возможно программирование с помощью программных средств вместо использования датчика (T1) температуры и датчика (P1) давления, так что по истечении заданного времени контроллер 230 может открывать пятый клапан (V5) для подачи водорода в блок 130 батареи по пятой линии (L5). Кроме того, блок 200 хранения остаточного газа не обязательно должен включать в себя вышеупомянутый контроллер 230, и управлять блоком 200 хранения остаточного газа может непосредственно центральный контроллер (не показан) системы топливного элемента, а не отдельный контроллер 230.Of course, it is possible to program using software instead of using a temperature sensor (T1) and a pressure sensor (P1), so that after a predetermined time, the
Конечно, как показано на Фиг.5, блок 200 хранения остаточного газа может быть выполнен имеющим конструкцию с обратным порядком расположения камеры 210 хранения водорода и камеры-сборника 220 монооксида углерода. В данном случае, остаточный газ, отводимый из блока 130 батареи, сначала проходит через камеру-сборник 220 монооксида углерода и затем поступает в камеру 210 хранения водорода. В данном случае, первая линия (L1) соединяет блок 130 батареи с камерой-сборником 220 монооксида углерода. Другие конструкции являются аналогичными вышеописанным, поэтому их описание опущено.Of course, as shown in FIG. 5, the residual
Со ссылкой на Фиг.2-4 теперь будут описаны операции и результаты работы системы топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения настоящего изобретения.With reference to FIGS. 2-4, operations and results of a fuel cell system in accordance with a first embodiment of the present invention will now be described.
Обращаясь к Фиг.2, блок 110 подачи топлива осуществляет риформинг СПГ и пара в риформере 111 для производства в результате этого водорода и затем подает этот водород к топливному электроду 131 блока 130 батареи. Блок 120 подачи воздуха подает воздух к воздушному электроду 132 блока 130 батареи. Блок 130 батареи вырабатывает электричество посредством электрохимической реакции между подаваемыми водородом и воздухом. Выработанное электричество преобразуется в переменный ток (AC) в блоке 140 вывода электричества, и этот переменный ток подается в электрические приборы (изображенные как «нагрузка» на чертеже).Referring to FIG. 2, a fuel supply unit 110 reformed LNG and steam in a
Обращаясь к Фиг. 3 и 4, остаточный водород, который отводится ввиду того, что водород не реагирует с воздухом на все сто процентов, накапливается в камере 210 хранения водорода блока 200 хранения остаточного газа через первую линию (L1), когда открыт первый клапан (V1). Контроллер 230 блока 200 хранения остаточного газа принимает данные о температуре и давлении водорода, накапливаемого в камере 210 хранения водорода, в форме сигнала от датчика (T1) температуры или датчика (P1) давления. Когда принятая температура или давление равняется заданной температуре или заданному давлению или выше нее/него, контроллер 230 открывает пятый клапан (V5) для подачи водорода в блок 130 батареи по пятой линии (L5).Turning to FIG. 3 and 4, the residual hydrogen, which is removed due to the fact that hydrogen does not completely react with air, accumulates in the
Соответственно остаточный водород может повторно подаваться в блок 130 батареи, если это необходимо, в результате чего может быть сокращен расход сырья на производство водорода и тем самым могут быть снижены затраты. Кроме того, водород может подаваться, при необходимости, в любую другую нуждающуюся в водороде систему по четвертой линии (L4) путем открывания четвертого клапана (V4), в результате чего возможно расширение области применения системы топливного элемента.Accordingly, the residual hydrogen can be re-supplied to the
Ниже, со ссылками на прилагаемые чертежи, приведено подробное описание системы топливного элемента в соответствии со вторым вариантом воплощения настоящего изобретения. Одинаковые цифровые позиции обозначают конструкции, идентичные конструкциям согласно первому варианту воплощения, поэтому их подробное описание будет опущено.Below, with reference to the accompanying drawings, a detailed description of a fuel cell system in accordance with a second embodiment of the present invention is given. The same numeric numerals denote constructions identical to the constructions according to the first embodiment, therefore, a detailed description thereof will be omitted.
На Фиг.6 представлено схематическое изображение, показывающее взаимосвязи между риформером, блоком батареи и блоком хранения остаточного газа системы топливного элемента в соответствии со вторым вариантом воплощения настоящего изобретения, а на Фиг.7 представлено изображение, показывающее конструкцию блока хранения остаточного газа по Фиг.6.FIG. 6 is a schematic view showing the relationship between the reformer, the battery unit, and the residual gas storage unit of the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a view showing the construction of the residual gas storage unit of FIG. 6 .
Блок 300 хранения остаточного газа в соответствии со вторым вариантом воплощения установлен на линии отвода остаточного водорода внутри риформера 111 блока 110 подачи топлива, то есть на первой линии (L1'). Таким образом, остаточный газообразный водород во втором варианте воплощения содержит меньше монооксида углерода (CO), чем остаточный газ в первом варианте воплощения, который остается после реакции с воздухом в блоке 130 батареи. По этой причине нет необходимости в установке камеры-сборника 220 монооксида углерода по Фиг.4 согласно первому варианту воплощения. Кроме того, поскольку после реакции в блоке 130 батареи остается лишь очень небольшое количество водорода, остаточный водород не извлекается и не используется повторно, а отводится наружу вместе с воздухом.The residual
Обращаясь к Фиг.6 и 7, блок 300 хранения остаточного газа содержит камеру 310 хранения водорода, накапливающую остаточный водород, отводимый из блока 130 батареи, множество клапанов (V1', V2' и V3'), установленных на впускных/выпускных линиях (L1', L2' и L3') камеры 310 хранения водорода и открываемых и закрываемых для управления впуском/выпуском водорода, и контроллер 330, управляющий открыванием и закрыванием клапанов (V1', V2' и V3').Referring to FIGS. 6 and 7, the residual
На камере 310 хранения водорода установлены датчик (T1') температуры и датчик (P1') давления для измерения температуры и давления остаточного водорода, хранящегося в камере 310 хранения водорода.A temperature sensor (T1 ') and a pressure sensor (P1') are installed on the
Клапаны (V1', V2' и V3') включают в себя первый клапан (V1'), установленный на первой линии (L1'), соединяющей блок 130 батареи с камерой 310 хранения водорода, второй клапан (V2'), установленный на второй линии (L2'), по которой водород, накопленный в камере 310 хранения водорода, подается в другую систему, и третий клапан (V3'), установленный на третьей линии (L3'), по которой водород, накопленный в камере 310 хранения водорода, подается в блок 130 батареи.Valves (V1 ′, V2 ′ and V3 ′) include a first valve (V1 ′) mounted on a first line (L1 ′) connecting a
Контроллер 330 принимает данные о температуре или давлении водорода, хранящегося в камере 310 хранения водорода, в форме сигнала от датчика (T1') температуры или датчика (P1') давления. Когда температура водорода, хранящегося в камере 310 хранения водорода, равна опорной температуре или выше нее, или когда давление этого водорода равно опорному давлению или выше него, контроллер 330 открывает третий клапан (V3') для подачи водорода в блок 130 батареи по третьей линии (L3'). Контроллер 330 надлежащим образом управляет первым и вторым клапанами (V1' и V2') в зависимости от температуры и давления водорода, накапливаемого в камере 310 хранения водорода.The
Конечно, возможно программирование с помощью программных средств вместо использования датчика (T1') температуры и датчика (P1') давления, так что по истечении заданного времени контроллер 330 может открывать третий клапан (V3') для подачи водорода в блок 130 батареи по третьей линии (L3'). Кроме того, блок 300 хранения остаточного газа не обязательно должен включать в себя вышеупомянутый контроллер 330, и управлять блоком 300 хранения остаточного газа может непосредственно центральный контроллер (не показан) системы топливного элемента, а не отдельный контроллер 330.Of course, it is possible to program using software instead of using a temperature sensor (T1 ') and a pressure sensor (P1'), so that after a predetermined time, the
Ниже, со ссылками на Фиг.6 и 7, будут описаны операции и результаты работы блока хранения остаточного газа в соответствии со вторым вариантом воплощения настоящего изобретения.Below, with reference to FIGS. 6 and 7, operations and results of operation of a residual gas storage unit in accordance with a second embodiment of the present invention will be described.
Обращаясь к Фиг.6 и 7, превышающий требуемое количество остаточный водород поступает в блок 300 хранения остаточного газа через трехходовой клапан 111a и первую линию (L1'). Остаточный водород, поступивший в блок 300 хранения остаточного газа, накапливается в камере 310 хранения водорода, когда открыт первый клапан (V1').Turning to FIGS. 6 and 7, excess residual hydrogen is supplied to the residual
Контроллер 330 блока 300 хранения остаточного газа принимает данные о температуре и давлении водорода, накапливаемого в камере 310 хранения водорода, в форме сигнала от датчика (T1') температуры или датчика (P1') давления. Когда принятая температура или давление равняется заданной температуре или заданному давлению или выше нее/него, контроллер 330 открывает третий клапан (V3') для подачи водорода в блок 130 батареи по третьей линии (L3').The
Соответственно остаточный водород может повторно подаваться в блок 130 батареи, если это необходимо, в результате чего может быть сокращен расход сырья на производство водорода и тем самым могут быть снижены затраты. Кроме того, водород может также подаваться, при необходимости, в любую другую нуждающуюся в водороде систему по второй линии (L2') путем открывания второго клапана (V2'), в результате чего возможно расширение области применения системы топливного элемента. Помимо этого, поскольку блок 300 хранения остаточного газа установлен в риформере с высокой внутренней температурой, в блок 130 батареи поступает остаточный водород, температура которого уже была повышена, что выгодным образом исключает потребность в отдельном процессе повышения температуры.Accordingly, the residual hydrogen can be re-supplied to the
Также, поскольку такой остаточный водород содержит меньше монооксида углерода (CO), чем остаточный водород, остающийся после реакции с воздухом в блоке 130 батареи, отсутствует необходимость в установке камеры-сборника 220 монооксида углерода, что снижает затраты.Also, since such residual hydrogen contains less carbon monoxide (CO) than the residual hydrogen remaining after reaction with air in the
В соответствии с вышеописанным система топливного элемента с блоком хранения остаточного газа в соответствии с настоящим изобретением имеет следующие преимущества.According to the above, a fuel cell system with a residual gas storage unit according to the present invention has the following advantages.
Во-первых, остаточный водород, сбрасываемый из блока батареи, может накапливаться и повторно подаваться в блок батареи, если это необходимо, в результате чего сокращается расход сырья на производство водорода и тем самым снижаются затраты.Firstly, the residual hydrogen discharged from the battery pack can be accumulated and re-fed to the battery pack if necessary, resulting in a reduction in the consumption of raw materials for hydrogen production and thereby lower costs.
Во-вторых, остаточный водород, накапливаемый в блоке хранения остаточного газа, может подаваться в другую нуждающуюся в водороде систему, что расширяет область применения системы топливного элемента.Secondly, the residual hydrogen accumulated in the residual gas storage unit can be supplied to another system in need of hydrogen, which expands the scope of the fuel cell system.
В-третьих, когда блок хранения остаточного газа содержится внутри риформера, который находится при высокой температуре, в блок батареи может подаваться остаточный водород, температура которого уже была повышена, что исключает потребность в осуществлении процесса повышения температуры.Thirdly, when the residual gas storage unit is contained inside a reformer that is at a high temperature, residual hydrogen may be supplied to the battery unit, the temperature of which has already been raised, which eliminates the need for a temperature increase process.
В-четвертых, когда блок хранения остаточного газа содержится внутри риформера, остаточный водород содержит меньше монооксида углерода, чем остаточный водород, остающийся после реакции с воздухом в блоке батареи. Соответственно отсутствует необходимость в установке камеры-сборника монооксида углерода, и, таким образом, можно экономить на затратах.Fourth, when the residual gas storage unit is contained within the reformer, the residual hydrogen contains less carbon monoxide than the residual hydrogen remaining after reaction with air in the battery unit. Accordingly, there is no need to install a carbon monoxide collection chamber, and thus, cost savings can be achieved.
Поскольку настоящее изобретение может быть воплощено в нескольких вариантах без выхода за пределы его объема или существенных признаков, то следует понимать, что вышеприведенные варианты воплощения не ограничены никакими подробностями предшествующего описания, если не указано иного, а наоборот, подлежат широкому истолкованию в пределах существа и объема изобретения, определяемых прилагаемой формулой изобретения, и поэтому все изменения и модификации, которые находятся в пределах и границах формулы изобретения или в пределах и границах ее эквивалентов, предполагаются охватываемыми прилагаемой формулой изобретения.Since the present invention can be embodied in several ways without going beyond its scope or essential features, it should be understood that the above embodiments are not limited to any details of the foregoing description, unless otherwise specified, but rather are subject to wide interpretation within the essence and scope inventions defined by the appended claims, and therefore all changes and modifications that are within and within the scope of the claims or within and within their equivalents are intended to be covered by the appended claims.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1.10-2005-0115145 | 2005-11-29 | ||
KR1020050115145A KR100748537B1 (en) | 2005-11-29 | 2005-11-29 | Fuel cell system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006142133A RU2006142133A (en) | 2008-06-10 |
RU2335829C2 true RU2335829C2 (en) | 2008-10-10 |
Family
ID=37487565
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006142133/09A RU2335829C2 (en) | 2005-11-29 | 2006-11-28 | Fuel element system |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20070104997A1 (en) |
EP (1) | EP1791210A3 (en) |
KR (1) | KR100748537B1 (en) |
CN (1) | CN101000964A (en) |
RU (1) | RU2335829C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2504052C2 (en) * | 2009-07-30 | 2014-01-10 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | System of fuel element and method of its control |
RU2507644C1 (en) * | 2008-11-21 | 2014-02-20 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | System of fuel element and method of its control |
RU2681082C1 (en) * | 2017-07-26 | 2019-03-04 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Fuel cells based system and the control device |
RU2758001C1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-10-25 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Fuel cell system |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100788194B1 (en) * | 2006-05-25 | 2007-12-26 | 엘지전자 주식회사 | Fuel cell system |
KR102018116B1 (en) | 2019-03-13 | 2019-09-04 | 주식회사 코텍에너지 | Fuel cell emergency shutdown system and method |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0922714A (en) * | 1995-07-07 | 1997-01-21 | Fuji Electric Co Ltd | Off-gas recycle system of fuel cell power generating device |
US6458478B1 (en) * | 2000-09-08 | 2002-10-01 | Chi S. Wang | Thermoelectric reformer fuel cell process and system |
JP4713758B2 (en) * | 2001-05-01 | 2011-06-29 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell power generation system and operation method thereof |
US7141323B2 (en) * | 2002-08-07 | 2006-11-28 | Plug Power Inc. | Method and apparatus for electrochemical compression and expansion of hydrogen in a fuel cell system |
JP4202100B2 (en) * | 2002-11-29 | 2008-12-24 | 本田技研工業株式会社 | Function maintenance method of fuel cell system |
-
2005
- 2005-11-29 KR KR1020050115145A patent/KR100748537B1/en active IP Right Grant
-
2006
- 2006-09-20 EP EP06019708A patent/EP1791210A3/en not_active Withdrawn
- 2006-09-26 US US11/535,215 patent/US20070104997A1/en not_active Abandoned
- 2006-10-27 CN CNA2006101428939A patent/CN101000964A/en active Pending
- 2006-11-28 RU RU2006142133/09A patent/RU2335829C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2507644C1 (en) * | 2008-11-21 | 2014-02-20 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | System of fuel element and method of its control |
US9786931B2 (en) | 2008-11-21 | 2017-10-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and method for controlling same |
RU2504052C2 (en) * | 2009-07-30 | 2014-01-10 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | System of fuel element and method of its control |
US9406949B2 (en) | 2009-07-30 | 2016-08-02 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and control method thereof |
US9929415B2 (en) | 2009-07-30 | 2018-03-27 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and control method thereof |
RU2681082C1 (en) * | 2017-07-26 | 2019-03-04 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Fuel cells based system and the control device |
RU2758001C1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-10-25 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Fuel cell system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006142133A (en) | 2008-06-10 |
EP1791210A2 (en) | 2007-05-30 |
KR20070056474A (en) | 2007-06-04 |
KR100748537B1 (en) | 2007-08-13 |
CN101000964A (en) | 2007-07-18 |
US20070104997A1 (en) | 2007-05-10 |
EP1791210A3 (en) | 2008-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2259396C (en) | Fuel-cell power generating system | |
US8206857B2 (en) | Fuel cell combined heat and power generation | |
RU2335829C2 (en) | Fuel element system | |
JP5422780B1 (en) | Fuel cell system | |
WO2008016257A1 (en) | Fuel cell system and operating method | |
US9553322B2 (en) | Fuel cell system and operation method thereof | |
JP2009104814A (en) | Fuel cell power generation system | |
KR102355411B1 (en) | Ship | |
KR102355412B1 (en) | Fuel cell system and ship having the same | |
KR20170080939A (en) | Ship | |
JP5253705B2 (en) | Fuel cell system | |
KR20170076922A (en) | Ship | |
KR102190941B1 (en) | Ship | |
JP2005206413A (en) | Hydrogen generating apparatus and fuel cell system | |
KR20130011685A (en) | Fuel cell system having condensed water recycling function | |
KR102219830B1 (en) | Ship | |
KR102175550B1 (en) | Ship | |
KR102190937B1 (en) | Ship | |
KR102190945B1 (en) | Ship | |
KR20170076913A (en) | Ship | |
KR20170076916A (en) | Ship | |
KR102190943B1 (en) | Ship | |
KR101723300B1 (en) | Ship | |
KR100778479B1 (en) | Fuel cell system | |
JP2009076398A (en) | Fuel cell system and operation method of fuel cell system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101129 |